МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СОРТИРОВАНИЯ И ОБОГАЩЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ

3. МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СОРТИРОВАНИЯ И ОБОГАЩЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ

 

Машины для сортирования материалов. Исходное сырье производства строительных материалов представляет собой неоднородную по крупности смесь, содержащую различные примеси и включения. В процессе переработки сырье необходимо разделить на сорта по крупности, удалить из материала примеси и включения. Принципы действия основного оборудования для этого механический, гидравлический и аэрационный. Наиболее распространенный способ сортирования сыпучих материалов - механический.

Сортирование производят на плоских или криволинейных поверхностях с отверстиями определенного размера. Такой процесс называется грохочением, а машины и устройства для этого - грохотами. Сыпучая смесь, поступающая на грохот, называется исходным материалом. Зерна материала, размер которых превышает размер отверстий поверхности грохочения, остаются на этой поверхности и называются надрешетными, или верхним классом; зерна материала, прошедшие через отверстия, - подрешетными, или нижним классом. Одна поверхность грохочения разделяет исходный материал на два класса. Если сортируемый материал последовательно проходит n поверхностей грохочения, то в результате получают n+1 классов.

Просеивающей поверхностью грохотов является колосниковая решетка, решето или сито, которые располагаются горизонтально или под углом к горизонту и приводятся в колебательное состояние. Благодаря колебательным движениям просеивающей поверхности материал, поступающий на нее, перемещается к разгрузочному концу грохота.

Различают сухой и мокрый способы грохочения. При мокром способе исходный материал поступает на грохот в виде пульпы или в сухом виде и на грохоте орошается водой. При таком грохочении материал не только разделятся по крупности, но и промывается.

Процесс грохочения принято оценивать двумя показателями: производительностью, т. е. количеством поступающего на грохот исходного материала в единицу времени, и эффективностью грохочения - отношением массы материала, прошедшей сквозь отверстия сита, к массе материала данной крупности, содержащейся в исходном продукте.

Грохоты с плоскими рабочими органами. Рабочей частью грохота является просеивающая поверхность, которая может быть выполнена в вид сита (плетеной проволочной сетки), решета (стального листа с отверстиями или колосниковой решетки).

Сита различают по способу плетения, форме ячейки (квадратная и прямоугольная), сечению проволоки (круглая и специального профиля), форме проволоки (предварительно изогнутая и прямая). Сварное сито изготавливают на месте эксплуатации из стальных прутков диаметром 7-8 мм и размером ячеек 60-100 мм.

Вибрационные грохоты бывают легкие, средние и тяжелые. По конструкции грохоты разделяют на гирационные (рис. 10, а), инерционные (рис. 14, б), самобалансные (рис. 10, в) и резонансные.

В промышленности строительных материалов используют средние и тяжелые грохоты.

Наиболее эффективными опорами грохотов являются пневмобаллонные амортизаторы. Пневмобаллонные опоры имеют нелинейную упругую характеристику, и с возрастанием колебаний при резонансе жесткость увеличивается. Один тип пневмобаллонной опоры при изменении внутреннего давления может быть использован для различных нагрузок при различных параметрах колебаний.

Находят применение грохоты, у которых колебания просеивающей поверхности вызываются электромагнитным вибратором. В таких грохотах отсутствуют вращающиеся части, колебание сообщается только просеивающей поверхности, а короб (рама) остается неподвижным.

Теория грохочения базируется на вероятностном характере процесса прохождения зерна сквозь отверстие просеивающей поверхности. Шарообразное зерно вертикально падает на просеивающую поверхность с квадратными отверстиями. При этих условиях вероятность прохождении зерна сквозь отверстие будет определяться как отношение числа случаев m прохождения зерна сквозь отверстие к общему числу всех случаев n.

Рис. 10. Основные кинематические схемы грохотов:

а - гирационного; б – инерционного.

Просеивание зависит от соотношения размеров зерна d и отверстия l зависит от их абсолютных размеров. Незначительное увеличение диаметра зерна d более 0,75l вызывает необходимость существенного увеличения числа отверстий на сите для прохождения его сквозь сито.

4. ДРОБИЛЬНО-СОРТИРОВОЧНЫЕ УСТАНОВКИ И ЗАВОДЫ

Каменные материалы перерабатывают на специализированных дробильно-сортировочных установках и заводах, которые по степени подвижности разделяют на стационарные, полустационарные (инвентарные, сборно-разборные), передвижные и плавучие.

Дробильно-сортировочные заводы разделяют: по объему выпускаемой продукции (мощности) на заводы малой производительности (до 50-100 м³ в год), заводы средней производительности (100-250 тыс. м³ в год) и заводы большой производительности (более 250 тыс. м³ в год); по схеме технологического процесса - на заводы, работающие по открытому или замкнутому циклу; по расположению в отношении рельефа местности - на заводы, расположенные на горизонтальной площадке с горизонтальной компоновкой оборудования, и заводы с вертикальной схемой компоновки.

Открытым циклом называют такой цикл, при котором дробимый материал на каждой стадии проходит через дробилку только один раз и сверхмерный материал не поступает для дополнительного дробления. Более равномерный продукт получается при замкнутом цикле дробления, когда сверхмерный материал поступает для повторного дробления и грохочения.

На дробильно-сортировочном заводе материал измельчается в несколько стадий с применением различных дробильных машин, которые выбирают в зависимости от свойств исходного материала. Число стадий дробления назначают исходя из требуемой степени дробления.

Принципиальная схема трехстадийного процесса переработки горных пород на дробильно-сортировочном заводе показана на рис. 11. Горная масса поступает в бункер 1 и питателем 2 подается на предварительное сортирование, которое производится на тяжелых колосниковых грохотах 3. Из исходной горной массы отбирается материал, не требующий дробления в машинах первой стадии. В зависимости от степени загрязнения нижний продукт может быть направлен на дальнейшее дробление или исключен из процесса переработки. Верхний продукт поступает в дробилку 4 первичного (крупного) дробления, где размер отдельных кусков уменьшается до 125-250 мм. Это обеспечивает нормальную работу дробилок последующей стадии.

Рис. 11. Принципиальная схема трехстадийного процесса переработки горных пород.

Нижний продукт после предварительного сортирования и материал, прошедший первую стадию дробления, подают на грохот 5 для промежуточного сортирования, назначение которого - исключить из потока материала продукт, не требующий переработки в машине 6 второй стадии дробления. Это снижает нагрузку на дробилку вторичного (среднего) дробления и уменьшает переизмельчение материала. На этой стадии дробления устанавливают одну или несколько дробилок для среднего дробления и получают куски размером 46-125 мм. Нижний продукт первого грохота 5 для промежуточного сортирования и продукт, прошедший дробилку 6 второй стадии дробления, поступают на второй грохот 7 для промежуточного сортирования. Дробилка 8 для мелкого дробления, установленная на третьей стадии, перерабатывает до товарного размера 40 мм материал, полученный на предыдущих стадиях. Для этого в зависимости от вида горной породы применяют конусные, молотковые и роторные дробилки для мелкого дробления.

После дробилки третьей стадии материал поступает на грохот 9 поверочного (контрольного) грохочения и на грохот 10 окончательного сортирования. На этом грохоте верхнее сито устанавливают на максимальный размер фракции готового продукта. С этого сита верхний продукт, т. е. зерна размером больше 40 мм возвращаются в дробилку третьей стадии. Так осуществляется замкнутый цикл дробления. Применение замкнутого цикла повышает (на 25-30%) производительность дробилок последней стадии, так как допускает их работу с более широкими выходим ми щелями. Кроме того, замкнутый цикл позволяет более точно выдержать требования по допустимому закрупнению готового продукта.

Автоматизация дробильно-сортировочных заводов. Дробильно-сортировочное предприятие представляет собой единую поточно-транспортную систему (ПТС). Производственные процессы выполняются без участия обслуживающего персонала в автоматизированном режиме. Особенностью, осложняющей автоматизацию дробильно-сортировочного завода, является необходимость обеспечения дистанционного и автоматического управления не только пуском и остановкой машин и механизмов, по и автоматического регулирования режимов переработки материала на paзличных стадиях процесса в зависимости от изменения количества и качества поступающего сырья, а также защиты оборудования при резких отклонениях режимов работы. Управление автоматизированным дробильно-сортировочным заводом осуществляется с центрального диспетчерского пульта. Такое управление называется централизованным автоматизированным (ЦАУ). Требования к схемам ЦАУ изложены в Нормах технологического проектирования.

Повышение экологичности. Дробильное оборудование по ряду санитарно-гигиенических показателей не удовлетворяет установленным требованиям и нормам обеспечения нормальных условий работы обслуживающего персонала. Поэтому выбору способа установки и эксплуатации оборудования следует уделять особое внимание.

Дробление материалов в дробилках и дробильных установках связанно со значительным шумообразованием, возникающим при расколе кусков и вибрации деталей от импульсных воздействии усилий дробления.

Для уменьшения шумового воздействия на обслуживающий персонал рассматриваются два основных способа: снижение шума, излучаемого технологическими устройствами; борьба с проницаемостью излучаемого шума.

По первому способу выбирают оптимальную толщину стенок, усиливают изолирующие элементы, применяют эластичные соединения отдельных деталей с корпусом, устанавливают дробилки на упругих элементах, разделяют течки и трубопроводы эластичными фланцами и др.

По второму способу применяют различного вида укрытия, устанавливают оборудование в отдельных помещениях, удаляют пульты управления и рабочие зоны от непосредственной близости с дробилками.

Применение виброизоляции. При работе дробилок на фундаменты передаются большие горизонтальные динамические нагрузки, которые наиболее опасны для строительных конструкций при расположении оборудования на высоких отметках. В связи с этим фундаменты дробилок выполняют обычно из монолитного железобетона. И тем не менее в ряде случаев они испытывают недопустимые вибрации.

Конструктивно виброизоляторы могут быть выполнены в виде подвесок (рис. 12) или в виде специальных виброизоляторов с гидравлическими шарнирами, установка дробилок на виброизоляторы не требует каких-либо изменений в самих машинах.

Пылеобразование и пылеподавление. При эксплуатации дробильного оборудования важнейшей задачей является защита обслуживающего персонала от вредных воздействий пыли.

Процесс дробления кусков материала в дробильных машинах происходит с образованием мелкодисперсных частиц. Кроме того, поступающие в дробилки материалы также содержат мелкие пылевидные фракции, образовавшиеся в результате разрушения горной породы взрывом в карьере, а также от истирания при перегрузках и транспортировании. Воздушные потоки, возникающие от движения рабочих органов дробилок и свободного движения кусков материала, увлекают с собой мелкодисперсные фракции, выносят их в окружающую зону промышленного помещения, создают неблагоприятные условия для обслуживающего персонала.

Рис. 12. Схема подвесной виброизоляции: а – схема установки дробилки: 1 – дробилка; 2 – приводной двигатель; 3 – платформа; 4 – стержень подвеска; 5 – опора платформы; б – узел подвески: 1 – регулировочная гайка; 2 – натяжная муфта; 3 – защитная шайба; 4 – шарикоподшипниковый упор; 5 – постель подшипника; 6 – стойка; 7 - опорная рама; 8 – трос.

По характеру образования и выделения пыли дробильное оборудование обычно разделяют на две группы. Первая - щековые и конусные дробилки (с качающимся рабочим органом), вторая - молотковые и роторные дробилки (с быстровращающимся ротором). В щековых и конусных дробилках возвратно-поступательные движения рабочего органа выталкивают воздух из внутренней полости дробилки последовательными порциями в приемное отверстие и в выходную щель. При этом скорость пылевоздушных потоков щековых дробилок достигает 3 м/с, у конусных – 1,8 м/с. Формирование воздушных потоков в молотковых и роторных дробилках происходит подобно формированию воздушных потоков в центробежных вентиляторах при быстром вращении роторов. Скорость выхода воздуха достигает 7 м/с.

По технологическому циклу сопрягается дробильное оборудование с перегрузочными устройствами - течками, воронками, бункерами, конвейерами, в которые материал перемещается самотеком под действием гравитационных сил. Движущийся материал увлекает (эжектирует) воздух, который нагнетается в технологические емкости, создавая в них избыточное давление.

Для защиты производственного помещения от выброса пыли применяют герметичные укрытия оборудования, течек, мест пересыпки.

К укрытиям предъявляются следующие требования: их форма должна соответствовать аэродинамике пылевоздушных потоков.

Обеспечение требуемого уровня разрежения достигается пылеотсасывающей вентиляцией, объемы которой зависят от вида оборудования, формы и типа укрытий, характера готового продукта и др. и определяются по специальным методикам. Ориентировочные значения объемов аспирируемого воздуха в зависимости от типа дробильного оборудования приведены в данных Союзгипронеруда (Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий нерудных строительных материалов. - Л.: Стройиздат, 1988).

Чтобы работа технологического оборудования была невозможна без действия аспирационных установок, предусмотрена блокировка электроприводов аспирационного оборудования с технологическим и пуск ее с опережением до 3 мин.

Для эффективного пылеподавления в тех случаях, когда позволят технологический процесс, широко используют гидро- и парообеспыливание, благодаря которому с помощью распыленной воды и пароводяного тумана увлажняется материал и подавляется пылевое облако. Увлажнение изверженных пород на 8-10% и осадочных на 4-6% практически сводит к минимуму выделения пыли. Союзгипронеруд рекомендует следующее распределение воды по отдельным технологическим циклам производства щебня, %:

Предварительное увлажнение перед поступлением в процесс 10

Первичное дробление:

в приемном бункере 15

в корпусе первичного дробления 15

Вторичное и третичное дробление 20

Сортирование 20

Перегрузка и склады 20

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бауман В. Л., Клушанцев Б.В., Мартынов В.Д. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. – М.: Машиностроение, 1981. – 324 с.